El contenido de azufre no debe superar el 20 % en la mena después de tostación, en el caso de la galena se trata de un mineral frágil y de fácil fundición por lo que la tostación de sebe h acer con corriente tostada. a temperatura debe cuidarse porque la galena galena puede formar sulfato sulfato de plomo, lo cual retrasa la tostación. !entro de la máquina de sinterizacion se tiene el concentrado, fundente y combustible El diámetro má"imo de part#culas es $.2 cm. En la primera etapa se elimina parte de azufre, donde el producto sinterizado se tritura hasta un tama&o de ' mm, y en la segunda se alimenta nue(amente el producto obtenido en la primera etapa para eliminar por completo el azufre que no se hab#a eliminado en la primera
Plomo ofrece un color blanco brillante. En contacto con el aire, se oxida y presenta una coloración grisácea. Tiene una densidad muy elevada, concretamente de 11,3g/cm. !e funde a una temperatura de 3"# $%, &ue presenta uno de los puntos de fusión más ba'o entre los metales.
(a tostación se efect)a por deba'o de los puntos de fusión de los sulfuros y óxidos &ue intervienen, generalmente, deba'o de *++$% a 1+++$%. Por otro lado para &ue las reacciones sucedan a la velocidad suficientemente elevada, la temperatura debe estar por arriba delos ++$% a -++$%.
E( sulfuro de plomo no se reduce por el carbono o por el oxido de carbono, es por ello &ue los concentrados de galena deben tostarse antes de proceder a su fusión, pues la presencia de demasiado aufre en la carga dara d ara por resultado &ue gran cantidad de plomo pase a la mata y dificulte la recuperación subsecuente del metal. 0as bien, lo &ue se busca es &ue gran cantidad de cobre, pase en forma de mata para su posterior recuperación. Esta cantidad de mata debe ser pe&uea y se debe regular el contenido de aufre, recurriendo a una tostación previa. Tambi2n la temperatura debe regularse cuidadosamente, ya &ue con esto, se evita &ue el contenido de aufre sea mayor del "+.
!e debe considerar &ue la galena es frágil y se funde fácilmente4 entonces para &ue sea efica el proceso de tostación, este debe encontrarse en forma de aglomerado para &ue tenga las propiedades de dures, resistencia y porosidad. Es por ello &ue debe tostarse con corriente forada de aire o pasar por las má&uinas de sinteriacion 56ig7t 8lloyd . En este
proceso se debe evitar la formación de mata. (a temperatura debe controlarse por&ue la galena puede formar sulfato de plomo, lo cual retrasa la tostación.
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INTRODUCCION El plomo se encuentra ampliamente distribuido por todo el planeta en forma de galena, &ue es sulfuro de plomo. 9cupa el lugar 3- en abundancia entre los elementos de la cortea terrestre. (a cerusita y la anglesita son sus menas más importantes despu2s de la galena. (a extracción del plomo de la galena se lleva a cabo por calcinación de la mena, convirti2ndola en óxido y reduciendo el óxido con co&ue en altos 7ornos :v2ase 0etalurgia;. 9tro m2todo consiste en calcinar la mena en un 7orno de reverbero 7asta &ue parte del sulfuro de plomo se transforma en óxido de plomo y sulfato de plomo. !e elimina el aporte de aire al 7orno y se eleva la temperatura, reaccionando el sulfuro de plomo original con el sulfato y el óxido de plomo, para formar plomo metálico y dióxido de aufre.
TOSTACION DE CONCENTRADO DE MINERALES TOSTACIÓN DE SULFUROS: Es un proceso al cual se somete a los sulfuros metálicos, consiste en el calentamiento del mineral con la presencia del oxgeno :del aire;, lo &ue lleva a la formación del óxido del metal y de dióxido de aufre en estado gaseoso. 5ic7o gas puede ser usado con posterioridad para la fabricación del ácido sulf)rico, evitando as la contaminación del medio ambiente, ya &ue es uno de los gases causantes de la lluvia ácida. (as menas tpicas &ue se tuestan son los sulfuros de cobre, inc, y plomo. (a tostación de sulfuros de inc y de plomo, se produce a trav2s de las siguientes reacciones<
(a tostación se efect)a por deba'o de los puntos de fusión de los sulfuros y óxidos &ue intervienen, generalmente, deba'o de *++$% a 1+++$%. Por otro lado para &ue las reacciones sucedan a la velocidad suficientemente elevada, la temperatura debe estar por arriba delos ++$% a -++$%.
TEMPERATURA EN EL HORNO DE TOSTACIÓN: El margen de temperatura recomendado en el lec7o de un 7orno de tostación es entre *++=*#+ $%4 siendo el valor más favorable de *+ $%< Para mantener esta temperatura se enfra el lec7o fluidiado indirectamente por medio de superficies de enfriamiento y directamente por inyección de una pe&uea cantidad de agua pulveriada. (a superficie de enfriamiento se a'usta al valor más favorable durante la puesta en marc7a y luego se mantienen los valores determinados. (a regulación de la temperatura se realia por la variación de la cantidad de agua de inyección al 7orno y el a'uste de la adición de agua normalmente se realia manualmente, pero puede realiarse a distancia. !eg)n el tamao del 7orno fluidiado se instalan >, - u ? termopares en forma alternada< > termopares se elevan verticalmente desde la parrilla en el lec7o fluidiado aproximadamente "++ mm4 los demás están sumergidos 7oriontalmente desde la pared del 7orno. (a temperatura del lec7o es el promedio de las lecturas de los termopares &ue están en el lec7o fluidiado, no debiendo diferir los valores entre s en @/= "+ $%4 mayores diferencias podran significar< termopares defectuosos o lec7os fluidiados in7omog2neos. (as causas de un lec7o fluidiado in7omog2neo pueden ser<
Ansuficiente cantidad de aire en relación con la cantidad de concentrado
Bn porcenta'e demasiado grande de grumos en el concentrado
!ubida del valor de la resistencia del lec7o por inadvertencia a más del valor máximo.
Engrosamiento del lec7o.
TECNOLOGÍAS DE TOSTACIÓN: (a fluidiación de partculas en lec7os es una tecnologa &ue se ubica dentro de las reacciones sólido=fluido, mediante la cual una masa constituida por partculas sólidas dentro de un recipiente, en mayor o menor grado de división, ad&uiere la movilidad de un fluido y se mantiene en suspensión por el empu'e o tiro de un fluido &ue se desplaa en dirección vertical. 5urante la fluidiación un gas o un l&uido se ponen en contacto con un sólido, reaccionan con 2l y lo transforman en un producto diferente al inicial. Estas reacciones pueden dar< Entre las principales caractersticas de las camas fluidiadas podemos mencionar<
Estar compuestas de una cama de sólidos en la parte inferior de la cámara de reacción
5eba'o de la cama 7ay dispositivos :inyectores=toberas; &ue distribuyen el aire sobre el área del tostador
C trav2s de las toberas el gas reaccionante es forado con una presión positiva
(os sólidos tratados son ntimamente y rápidamente meclados con el gas &ue 7ace contacto con ellos. El flu'o de gas crea el medio fluidiado.
El material tostado :calcina; es continuamente descargado de la cama de sólidos fluidiados y del sistema de colección de polvos :caldera, ciclones, electrofiltros o precipitadores electrostáticos; Dormalmente los sólidos &ue se usan están finamente divididos y el fluido más usado es el aire, dado &ue su ad&uisición no implica un gasto. El aire cumple tres funciones<
Ccción mecánica4 mantiene en suspensión el lec7o para favorecer la tostación cuando ingresan los concentrados Ccción fsica< enfriar o refrigerar el tostador del exceso de calor generado en la tostación Ccción &umica< proporciona el oxgeno necesario para la oxidación de los sulfuros 5urante la fluidiación se observan las siguientes etapas<
C medida &ue el flu'o del fluido aumenta, se incrementa la cada de presión :resistencia del lec7o;, el lec7o se expande ligeramente y las partculas sólidas comienan a tener un cierto grado de libertad de movimiento
(a verdadera fluidiación se alcana cuando la presión del fluido es igual &ue el peso por unidad de área, entonces las partculas &uedan suspendidas en el flu'o del gas. El estado fluidiado es una condición prácticamente estable, &ue puede ser mantenida indefinidamente.
!i se aumenta el flu'o del fluido muc7as partculas acompaarán al fluido, produci2ndose transporte neumático si se contin)a aumentando el flu'o. 5e lo anterior se deduce &ue el flu'o del fluido :&ue da origen la velocidad superficial; es una de las variables más importantes en la fluidiación.
a
(a cama de sólidos cumple las siguientes funciones<
Precalienta el flu'o del fluido
!eca la carga de sólidos alimentada
Precalienta y 7omogenia los sólidos alimentados
Prolonga la residencia de las partculas finas en la cama
Transfiere calor a los serpentines refrigerantes, cuando se cuenta con estos instalados en la cama o lec7o.
PROCEDIMIENTOS DE TOSTACION (os procedimientos de tostación de pirita y blenda no difieren esencialmente en cuanto a los principios teóricos4 pero si en las condiciones t2cnicas de puesta en práctica, ya &ue en
el caso de la pirita interesa, como se verá a continuación, obtener, además de un buen rendimiento en !9 " unas cenias sider)rgicas &ue permitan beneficiar el 7ierro. Bna tostación del plomo t2cnicamente óptima debe cubrir simultáneamente los siguientes ob'etivos fundamentales Transformar todo el 7ierro en óxido f2rrico exento de ars2nico y plomo. Transformar los metales no f2rreos &ue impurifican :y valorian; 7abitualmente el mineral, en sales solubles. 9btener gases de tostación con la máxima concentración posible de !9 ", y la mnima de !93. Cprovec7ar al máximo el calor de reacción. %oncentrar el plomo de forma &ue sea beneficiable. Fealiar la tostación con la máxima economa de inmoviliaciones y costes operativos, lo &ue se consigue en instalaciones de gran capacidad. !eg)n puede verse en el siguiente cuadro, donde se resumen las principales caractersticas t2cnicas de los diversos tipos de 7ornos utiliados, 7asta el momento no existe ning)n procedimiento de tostación, comprobado a escala industrial, &ue alcance simultáneamente todos los ob'etivos propuestos.
CALCINACIÓN (a calcinación es el proceso de calentar el mineral 7asta altas temperaturas para disipar su materia volátil. En el caso de los carbonatos y sulfatos este proceso sirve para eliminar el aufre y el carbono no deseados, transformándolos en óxidos &ue pueden reducirse directamente. Por ello la calcinación en estos casos se 7ace en ambientes oxidantes. E'emplo práctico es< la galena, el mineral más com)n del plomo, se compone principalmente de sulfuro de plomo :Pb!;. El sulfuro se oxida a sulfito :Pb!93; en su primera etapa de descomposición t2rmica &ue origina oxido de plomo y an7drido sulfuroso gas :Pb9 y !9";. El dióxido de aufre :como el dióxido de carbono en el e'emplo anterior; se disipa en la atmósfera y el óxido de plomo se reduce incluso en una combustión abierta al aire.
PROPIEDADES DEL PLOMO %uando pulimos su superficie el plomo ofrece un color blanco brillante. En contacto con el aire, se oxida y presenta una coloración grisácea. Tiene una densidad muy elevada, concretamente de 11,3g/cm. !e funde a una temperatura de 3"# $%, &ue presenta uno de los puntos de fusión más ba'o entre los metales. %ristalia en la red c)bica centrada en las caras. !us me'ores propiedades mecánicas son la maleabilidad y la ductilidad4 aun&ue lo me'or de este metal es< (a falta de oxidación :en contacto con el aire 7)medo, en su superficie se forma una capa protectora de carbonato de plomo;. (a protección contra el ácido sulf)rico no concentrado, ya &ue, en su superficie se forma una capa protectora de sulfato de plomo. Puede ser laminado en fro, pero no estirado en 7ilos, ya &ue es resiste mal la tracción.
En estado puro se trata de un material extraordinariamente blando. Puede rayarse con la ua y absorbe muy bien las vibraciones. Por este motivo no suena cuando se le golpea. El agua destilada o de lluvia ataca al plomo, formando compuestos solubles muy venenosos.
PROCESO DE OBTENCIÓN: (a principal mena del plomo es la galena., compuesta básicamente por sulfuro de plomo, al &ue acompaan otros metales, como el cobre, la plata o el oro. (a obtención industrial del plomo consiste básicamente en reducir la galena y separar el plomo de los metales &ue lo acompaan.
EL PROCESO CONSTA DE TRES PARTES: TOSTACIÓN, FUSIÓN O Y AFINO.
I.
TOSTACION DE CONCENTRADO DE PLOMO: Tiene como ob'eto la transformación de Pb! en Pb9. %onsiste en la eliminación del aufre con una volatiliación de Cs y !b :impureas; &ue se podra obtener. En presencia de %u y !, puede formarse en el 7orno de cuba mata de %u=Pb, de otro modo pasa el %u al Pb de obra y es eliminado por lodación. El Gn9 se escorifica con facilidad. E( sulfuro de plomo no se reduce por el carbono o por el oxido de carbono, es por ello &ue los concentrados de galena deben tostarse antes de proceder a su fusión, pues la presencia de demasiado aufre en la carga dara por resultado &ue gran cantidad de plomo pase a la mata y dificulte la recuperación subsecuente del metal. 0as bien, lo &ue se busca es &ue gran cantidad de cobre, pase en forma de mata para su posterior recuperación. Esta cantidad de mata debe ser pe&uea y se debe regular el contenido de aufre, recurriendo a una tostación previa. Tambi2n la temperatura debe regularse cuidadosamente, ya &ue con esto, se evita &ue el contenido de aufre sea mayor del "+. !e debe considerar &ue la galena es frágil y se funde fácilmente4 entonces para &ue sea efica el proceso de tostación, este debe encontrarse en forma de aglomerado para &ue tenga las propiedades de dures, resistencia y porosidad. Es por ello &ue debe tostarse con corriente forada de aire o pasar por las má&uinas de sinteriacion 56ig7t 8lloyd . En este proceso se debe evitar la formación de mata. (a temperatura debe controlarse por&ue la galena puede formar sulfato de plomo, lo cual retrasa la tostación. 5entro de la marga de la má&uina de sinteriacion se tiene el concentrado, fundente y combustible dentro de un sinfn de paletas con fondo perforado. (a cantidad de aire para la tostación debe regularse, por&ue de otra manera la carga podrá empa&uetarse. En estas má&uinas se sinteria material cuyo tamao oscila entre las partculas de polvo y un diámetro de 1."cm como máximo. (a oxidación es tan intensa &ue el calor generado es suficiente para iniciar la fusión de la carga y aglomerar o sinteriar las partculas. Este procesos se lleva a cabo en dos etapas< en la primera, se elimina una parte de aufre, donde el producto sinteriado se tritura 7asta un tamao de -mm4 y en la segunda, se alimenta nuevamente el producto obtenido de la primera etapa, para eliminar por completo el aufre &ue no se 7aba eliminado en la primera. En la superficie de la carga el co&ue y los sulfuros se inflaman y se oxidan de acuerdo con las siguientes reacciones<
C +
------> + C ------> 2CO
2PbS + 3
------> 2PbO + 2
II. FUSIÓN DE CONCENTRADOS DE PLOMO EN HORNO DE CUBA (a mayor parte del plomo extraido en los yacimientos se reducen en el 7orno de cuba. El concentrado de galena &ue llega a la fundición es comple'a, por&ue además de ganga, lleva consigo sulfuros de inc, 7ierro, cobre, antimonio y ars2nico. Por lo &ue la carga de plomo debe pasar, previamente, por los 7ornos de tostación 56ig7t 8 (loyd para llevarse a cabo la aglomeración con la finalidad de &ue no se forme una cantidad indebida de mata durante la fundición en el 7orno de cuba. En este paso el 7ierro, aadido en el 7orno como c7atarra de 7ierro, descompone el sulfuro, oxidos o silicatos de plomo, para liberarlo como plomo. (os concetrado sulfurados &ue contiene alto porcenta'e de slice deben tratarse por este proceso, mientras &ue las menas de plomo oxidadas pueden fundirse directamente para dar un bullion impuro. Este m2todo de fusión de los concentrados de plomo se basa en la reducción de oxido de plomo por carbono u oxido de carbono y en la reducción entre el sulfuro de plomo y el sulfato o el oxido de plomo, para dar lugar, mediante una descomposición doble, a la formación de plomo y an7drido sulfuroso. En este proceso se llevan a cabo las reacciones entre el oxido, el sulfato y el sulfuro de plomo para liberar plomo, &ue puede perderse como consecuencia de la oxidación. (a proporción del oxido y de sulfato de plomo formados dependerán de a temperatura alcanada, de la admisión de aire y de la naturalea de los minerales asociados con la carga.
